軋制壓力

軋制壓力是指輥加於軋件使之產生塑性變形的力。但通常把軋件作用於軋輥上（作用力與反作用力）並通過壓下螺絲傳遞給機架的力稱為軋制壓力，即是軋件加於軋輥的反作用力的垂直分量。軋制壓力在我國習慣稱為軋制力或軋制總壓力。

基本介紹

• 中文名：軋制壓力
• 外文名：rolling pressure
• 學科：冶金
• 本質：力
• 別稱：軋制力或軋制總壓力
• 作用效果：使軋件產生塑性變形

概述

軋制壓力是指輥加於軋件使之產生塑性變形的力。但通常把軋件作用於軋輥上（作用力與反作用力）並通過壓下螺絲傳遞給機架的力稱為軋制力，即是軋件加於軋輥的反作用力的垂直分量。軋制力在我國習慣稱為軋制壓力或軋制總壓力。

軋制壓力是軋制過程的重要工藝參數之一，它不僅為軋機的設計和軋制工藝的制定提供參考依據，其分布也將直接影響到板帶的厚度與板形。正確測定和計算軋制力，對於設計和使用軋機有重大意義。

影響軋制壓力的因素及具體影響結果

影響軋制力的因素有兩類：

（1）影響軋件材料在簡單應力狀態下變形抗力σ0的因素，如化學成分、組織、軋制溫度和速度、加工硬化等。

（2）影響變形應力狀態的因素，如軋輥直徑、軋件尺寸、表面摩擦、外力（張力或推力）等。

上述因素對軋制壓力的具體影響規律如下：

1）軋件的化學成分：在相同條件下，軋件的化學成分不同，金屬的內部組織和性能不同，軋制壓力也不同。

2）軋制溫度：隨著軋制溫度的升高，變形抗力降低，平均單位壓力降低，軋制壓力減小。

3）軋制速度：熱軋時隨著軋制速度的增加，變形抗力增加。冷軋時隨著變形速度的增大、軋件溫度的升高變形抗力有所降低。

4）軋輥直徑：在其他條件一定時，隨著軋輥直徑的加大，接觸面積增加，同時接觸弧長增加，外摩擦的影響加劇。因而，軋制壓力增大。

5）軋件厚度：隨著軋件厚度的增加，軋制壓力減小；反之，軋件愈薄，軋制壓力愈大。

6）軋件寬度：隨著軋件寬度的增加，接觸面積增加，軋制壓力增大。

7）摩擦係數：隨著摩擦係數的增加，外摩擦影響加大，平均單位壓力增加，軋制壓力增大。

8）絕對壓下量：在軋輥直徑和摩擦係數相同的條件下，隨著絕對壓下量的增加，軋件與軋輥的接觸面積加大，軋制壓力增加。同時接觸弧長增加，外摩擦的影響加劇，平均單位壓力增加，軋制壓力也隨之增大。

確定軋制壓力的方法

熱軋工業生產中，軋制壓力計算是其最基本而且也是最重要的部分。它是熱軋生產設備配置的基礎， 生產工藝最佳化的依據， 產品開發的指導參數， 連軋生產中控制張力更需要適用的熱軋力學模型。確定軋制力的方法有理論計算、經驗公式計算和實測法三種。

對軋制壓力的研究進展

軋制壓力對異步軋制過程中軋制壓力的研究具有十分重要的工程意義。異步軋制是指上下軋輥線速度不等的一種軋制方法。由於其軋制方式的特點，軋制變形區記憶體在搓軋區，具有軋制壓力低，軋薄能力強、細化晶粒等優點，特別適合於極薄帶材的軋制，近年來得到了廣泛的關注。一些學者對異步軋制過程中的軋制壓力進行了深入的研究，通過解析法推導出一些軋制壓力計算公式，但這些公式都比較複雜且推導過程假設條件較多，存在一定的適用範圍，計算精度也有待進一步提高。同時，大部分的研究工作集中在速比小於1.5的情況，此時軋制壓力將隨著速比的增加而減小已得到認可，但對高速比條件下軋制壓力的變化規律認識還不夠深入。

軋制壓力橫向分布

軋制壓力橫向分布直接影響軋輥的彈性變形和軋件板形，同時還影響軋輥的磨損和使用壽命。分析軋制壓力橫向分布的影響規律是建立板形(板凸度)控制模型的前提。

軋制壓力橫向分布較精確的數值計算方法有：(1)有限元法；(2)影響函式法。前者計算精度高，但耗時大，不能在實時控制系統中採用。後者計算精度較高，與前者相比， 計算疊代收斂速度快， 方便進行大量的軋制工況計算和分析。

採用有限元方法模擬軋制過程， 由於不需要對實際問題做過多的假設，在軋制過程中得到廣泛套用 。S.Chandra 利用剛塑性有限元法分析了平整軋制過程, 由於平整過程壓下量微小，塑性區相對彈性區縮小，彈性變形區所占比例較大，剛塑性有限元法不能真實地描述平整軋制過程。

影響函式矩陣法是一種離散化方法, 最先由Shohet 等人提出並用於軋輥彈性變形的計算。其基本思想是將軋輥離散成若干個單元，將軋輥承受的載荷及變形也按相應單元進行離散化。依據數學物理方法中關於影響函式的概念， 確定對各單元施加單位力時在輥身各單元引起的變形，再將全部載荷在各單元引起的變形疊加， 得到各單元的總變形。最後通過軋輥受力彈性變形、輥間變形及工作輥與軋件間的變形協調方程等進行疊代計算， 求出軋制壓力的橫向分布及軋件出口厚度分布等。